新能源材料與器件專業(yè)課程體系探索

鐘海長(zhǎng) 賴貴文 吳麗芬

[摘要]新能源材料與器件專業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略新興專業(yè)，旨在為快速發(fā)展的新能源行業(yè)培養(yǎng)和輸送高端應(yīng)用型產(chǎn)業(yè)人才。新能源材料與器件專業(yè)涉及物理學(xué)科、化學(xué)學(xué)科、材料學(xué)科和電工電子等學(xué)科，是典型的多學(xué)科交叉專業(yè)。該專業(yè)設(shè)立時(shí)間短，同時(shí)行業(yè)發(fā)展變化快，對(duì)人才的需求也不斷變化。這給高校人才培養(yǎng)方案和課程體系的建設(shè)帶來了很大的困難和挑戰(zhàn)。因此，如何因時(shí)因地（根據(jù)地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況）制訂合適的培養(yǎng)方案和建立與之相對(duì)應(yīng)的課程體系，是一個(gè)重要的研究課題。本研究將以廈門理工學(xué)院新能源材料與器件專業(yè)培養(yǎng)方案和課程體系進(jìn)行了解析，并重點(diǎn)討論了課程體系建設(shè)問題。

[關(guān)鍵詞]新能源材料與器件;應(yīng)用型人才;課程體系

[中圖分類號(hào)]G642.3

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]2095-3437（2020）03-0061-03

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，清潔無(wú)污染的綠色能源的發(fā)展受到了世界各國(guó)政府和人民的重視。為了適應(yīng)快速發(fā)展的新能源產(chǎn)業(yè)，解決新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的人才匱乏問題，2010年教育部增設(shè)了新能源材料與器件專業(yè)，專業(yè)層次為本科，專業(yè)定位是為產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)高技能人才。新能源材料與器件專業(yè)涉及物理、化學(xué)、材料、電工電子等多各學(xué)科，是多學(xué)科交叉專業(yè)。另外，由于辦學(xué)時(shí)間短，國(guó)內(nèi)各高校本專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)各異，培養(yǎng)方案存在比較大的差別，沒有完善的課程體系可依。盡管教育部和有關(guān)高校多次組織召開了新能源材料與器件專業(yè)建設(shè)研討會(huì)，并就專業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)方案制訂、課程體系設(shè)置和教材規(guī)劃建設(shè)等問題進(jìn)行了廣泛的討論，但在如何設(shè)置新能源材料與器件專業(yè)核心課程，如何通過專業(yè)核心課程培養(yǎng)學(xué)生良好專業(yè)素養(yǎng)，以及開展實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐的工程應(yīng)用能力等一系列問題上還沒有達(dá)成廣泛的共識(shí)，有待進(jìn)一步探索。因此，開展對(duì)新能源材料與器件專業(yè)的課程體系建設(shè)相關(guān)課題研究具有非常重要的實(shí)際意義。

本文基于廈門理工學(xué)院辦學(xué)定位，并依據(jù)新能源材料與器件專業(yè)人才培養(yǎng)方案，在對(duì)比國(guó)內(nèi)其他高校本專業(yè)課程體系的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析討論了現(xiàn)行新能源材料與器件專業(yè)課程體系，力求建立與人才培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的新課程體系。

一、廈門理工學(xué)院新能源材料與器件專業(yè)建設(shè)概況

2012年，我校以材料學(xué)院“福建省功能材料及應(yīng)用”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為主要依托，成功獲教育部批準(zhǔn)設(shè)立新能源材料與器件本科專業(yè)，是福建省一級(jí)重點(diǎn)學(xué)科“材料科學(xué)與工程”的四個(gè)本科專業(yè)之一。本專業(yè)按照學(xué)校確定的“應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)”的辦學(xué)定位，以材料科學(xué)與工程、能源科學(xué)與工程、物理和化學(xué)等理論為基礎(chǔ)，以能源材料研發(fā)和相關(guān)器件制造為發(fā)展方向，培養(yǎng)適應(yīng)新能源材料研發(fā)、能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)器件制造、生產(chǎn)和質(zhì)量管理等一線所需的高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新性人才。本專業(yè)2013年首次招收47名本科生，2014年招收51名，均已順利畢業(yè)，并有多位學(xué)生考上華南理工大學(xué)、廈門大學(xué)和北京科技大學(xué)等985或211高校的研究生。目前本專業(yè)在校學(xué)生約216人。本專業(yè)現(xiàn)有專任教師13人，其中閩江學(xué)者特聘教授1名，預(yù)聘教授1名，副教授6名，高級(jí)工程師1名，講師4名，高級(jí)職稱教師占69.2%;專任教師100%擁有博士學(xué)位，60%的教師具有海外留學(xué)和訪學(xué)經(jīng)歷，60%的教師具有從事博士后研究工作的經(jīng)歷。本專業(yè)35歲以下的青年教師6人，36～45歲的教師7人，教師隊(duì)伍年輕，活力足，發(fā)展?jié)摿Υ蟆１緦I(yè)現(xiàn)任教師分別畢業(yè)于德國(guó)波鴻大學(xué)、清華大學(xué)、中科院金屬所、華南理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中南大學(xué)、華北電力大學(xué)等國(guó)內(nèi)外知名的高校和研究機(jī)構(gòu)，專業(yè)背景涵蓋了材料科學(xué)與工程、材料加工、材料學(xué)、材料物理化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)等專業(yè)，已形成一支職稱、學(xué)緣、學(xué)科和年齡等結(jié)構(gòu)較合理的高學(xué)歷專業(yè)教師隊(duì)伍。學(xué)院建設(shè)了材料合成與制備實(shí)驗(yàn)室、鋰離子電池專業(yè)、太陽(yáng)能和氫能專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、電池中試生產(chǎn)線2條、材料表征實(shí)驗(yàn)室和先進(jìn)能源材料研究所6個(gè)與專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室。為了進(jìn)一步拓展和增加學(xué)生的動(dòng)手能力和工程應(yīng)用能力，本專業(yè)與廈門鎢業(yè)（海滄）公司、三圈電池、寶龍工業(yè)、三安光電等10余家企業(yè)簽訂了校企產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)議與人才培養(yǎng)協(xié)議，能夠解決共600人次的學(xué)生認(rèn)知實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)需求。

二、人才培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)規(guī)定和要求

（一）人才培養(yǎng)目標(biāo)

本專業(yè)面向海峽西岸（廈門）經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展，培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，掌握基本的專業(yè)理論知識(shí)，具有較強(qiáng)的動(dòng)手和分析解決實(shí)際問題能力的應(yīng)用型高級(jí)人才，能夠勝任新能源材料與器件行業(yè)一線的生產(chǎn)和管理崗位，具有良好的再學(xué)習(xí)能力，能夠進(jìn)行新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)。

（二）畢業(yè)要求

本專業(yè)學(xué)生需要學(xué)習(xí)新能源材料與器件的基本理論和工程應(yīng)用技術(shù)，接受新能源材料、新能源技術(shù)和能源系統(tǒng)工程等方面的綜合訓(xùn)練，同時(shí)接受良好的人文教育和職業(yè)素養(yǎng)教育。通過四年系統(tǒng)的培養(yǎng)，畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的能力或職業(yè)素養(yǎng)：（1）工程知識(shí)，即能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和新能源材料與器件專業(yè)知識(shí)應(yīng)用于解決生產(chǎn)實(shí)踐中可能遇到的工程技術(shù)問題。（2）問題分析意識(shí)，即能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)和新能源材料與器件專業(yè)的基本原理，并通過知識(shí)更新對(duì)本領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進(jìn)行合理分析。（3）能設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案，即能夠根據(jù)實(shí)際需求利用所掌握的專業(yè)知識(shí)，設(shè)計(jì)開發(fā)新產(chǎn)品，或?qū)σ延挟a(chǎn)品在實(shí)際使用中存在的問題提出合理的解決方案。（4）探索研究能力，能夠基于科學(xué)原理，采用科學(xué)方法對(duì)復(fù)雜工程問題進(jìn)行探索研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)獲取可靠充足的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)所取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的分析處理，得出科學(xué)合理的結(jié)論。（5）會(huì)使用現(xiàn)代工具，即能夠利用現(xiàn)代工程工具對(duì)新能源材料和器件性能進(jìn)行測(cè)試評(píng)價(jià)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取知識(shí)和信息等。（6）工程與社會(huì)意識(shí)，解決工程問題時(shí)能充分考慮法律法規(guī)、人類健康和社會(huì)歷史文化等因素。（7）環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，解決工程實(shí)踐問題時(shí)能夠考慮對(duì)資源和環(huán)境的影響，體現(xiàn)節(jié)約、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。（8）職業(yè)規(guī)范，取得或具備取得相關(guān)職業(yè)資格證書的知識(shí)和能力，做事踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)，具有良好的職業(yè)精神和職業(yè)道德，堅(jiān)守底線。（9）良好的團(tuán)隊(duì)合作精神，能夠在團(tuán)隊(duì)工作中理解并承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色。（10）協(xié)調(diào)溝通能力，能夠與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流;具備一定的國(guó)際視野，具有較好的英語(yǔ)讀寫能力，能夠在跨國(guó)、跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。（11）項(xiàng)目管理能力，掌握一定的生產(chǎn)管理知識(shí)，能夠進(jìn)行有效的項(xiàng)目管理。（12）終身學(xué)習(xí)能力，具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，具備不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。

（三）畢業(yè)規(guī)定

新能源材料與器件專業(yè)本科畢業(yè)，取得學(xué)士學(xué)位，學(xué)生必須獲得不得低于164的總學(xué)分。課程體系中各模塊應(yīng)取得的學(xué)分有：公共基礎(chǔ)課55.5學(xué)分，專業(yè)基礎(chǔ)課41.5學(xué)分，專業(yè)課8學(xué)分，限制性選修課10學(xué)分，公共選修課8學(xué)分，獨(dú)立設(shè)置實(shí)踐37學(xué)分，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與素質(zhì)拓展4學(xué)分。學(xué)生畢業(yè)還必須做到畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯合格，國(guó)家體質(zhì)測(cè)試達(dá)標(biāo)（50分以上）。

三、課程體系

基于新能源材料與器件專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，在廣泛調(diào)研國(guó)內(nèi)高校本專業(yè)課程設(shè)置和國(guó)外高校相近專業(yè)課程設(shè)置的基礎(chǔ)上，通過本科教學(xué)委員會(huì)充分討論，我校新能源材料與器件專業(yè)課程體系進(jìn)行了分模塊設(shè)計(jì)，以獲得知識(shí)、鍛煉能力和培養(yǎng)素質(zhì)為目標(biāo)導(dǎo)向，分為五大模塊。

（一）通用知識(shí)與能力

（1）思想道德及人文素質(zhì)，具有較高的思想覺悟和責(zé)任意識(shí)、正確的是非觀念和道德觀;正確的人生觀和價(jià)值觀;良好的科學(xué)文化素養(yǎng)、人文素養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)，身心健康，積極樂觀的處世態(tài)度。設(shè)置課程有馬克思主義基本原理、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個(gè)代表”重要思想概論、形勢(shì)與政策、中國(guó)近現(xiàn)代史綱要、體育、軍事理論、思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)以及開放性公選課。其中公共選修課規(guī)定限制在自然科學(xué)類、人文社科類、經(jīng)濟(jì)管理類、藝術(shù)類、計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他實(shí)用技能類、開放性實(shí)驗(yàn)等六類課程中，學(xué)生跨學(xué)科專業(yè)選修至少要達(dá)到6學(xué)分，選修其他課程至少要達(dá)到2學(xué)分。（2）表達(dá)和交流能力，包括一定的外文閱讀與寫作技能。相關(guān)課程有大學(xué)英語(yǔ)、專業(yè)英語(yǔ)、科技論文閱讀與寫作、學(xué)術(shù)交流綜合實(shí)踐。（3）數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)知識(shí)與信息檢索能力，有一定的數(shù)學(xué)思維，能將具體工程問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行分析，熟練掌握計(jì)算及其應(yīng)用技術(shù)，能利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲取信息幫助解決工程實(shí)際問題。實(shí)現(xiàn)課程包含高等數(shù)學(xué)（上/下）、線性代數(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)Ⅱ、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)（C語(yǔ)言）、計(jì)算機(jī)繪圖、工程制圖、信息檢索綜合實(shí)踐。

（二）學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與能力

（1）材料學(xué)科基礎(chǔ)、材料學(xué)科基礎(chǔ)理論，涵蓋材料合成與制備技術(shù)、材料微觀結(jié)構(gòu)與性能、現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)。設(shè)置課程：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)、材料科學(xué)基礎(chǔ)綜合實(shí)驗(yàn)、材料性能學(xué)、材料性能綜合實(shí)驗(yàn)、材料現(xiàn)代測(cè)試與分析方法、材料制備技術(shù)及理論、材料制備綜合實(shí)驗(yàn)、薄膜材料與器件。（2）化學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)，要求掌握無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)（含儀器分析）、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)（含結(jié)構(gòu)化學(xué)）及化學(xué)工程的基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理和基本實(shí)驗(yàn)技能。實(shí)現(xiàn)課程：工程化學(xué)、無(wú)機(jī)及分析化學(xué)、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、電化學(xué)原理及應(yīng)用、電化學(xué)測(cè)試方法、化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)。（3）物理學(xué)科基礎(chǔ)，具有扎實(shí)廣泛的物理基礎(chǔ)理論知識(shí)，掌握一定的科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。設(shè)置課程：大學(xué)物理（上/下）、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（上/下）、固體物理導(dǎo)論、半導(dǎo)體物理、電工電子、電工電子綜合實(shí)驗(yàn)。

（三）專業(yè)核心知識(shí)與能力

（1）能量轉(zhuǎn)換材料及器件專業(yè)知識(shí)，了解各類能量的轉(zhuǎn)換和利用原理與技術(shù)，掌握太陽(yáng)能與氫能相關(guān)材料與器件的制備、組裝和性能評(píng)價(jià)。（2）儲(chǔ)能材料與器件專業(yè)知識(shí)：了解鋰離子電池、鉛酸電池、液流電池、金屬空氣電池、超級(jí)電容器等儲(chǔ)能器件的工作原理、結(jié)構(gòu)及性能，熟悉儲(chǔ)能器件關(guān)鍵組成材料的理化性質(zhì)和特性，熟練掌握電池和超級(jí)電容器等儲(chǔ)能器件及關(guān)鍵材料的制備、設(shè)計(jì)等方面的基本原理和研究方法。開設(shè)課程有：鋰離子電池原理與技術(shù)、鋰電池組裝與性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)、超級(jí)電容器設(shè)計(jì)與技術(shù)、材料相變理論與相變儲(chǔ)能技術(shù)、太陽(yáng)能利用技術(shù)與原理、太陽(yáng)能利用綜合實(shí)驗(yàn)、燃料電池技術(shù)及應(yīng)用、薄膜材料與器件、高分子材料及在新能源材料中的應(yīng)用、新能源發(fā)電技術(shù)。

（四）專業(yè)拓展知識(shí)與能力

（1）獨(dú)立制備電池材料，設(shè)計(jì)和組裝電池，電池性能評(píng)價(jià);（2）具有一定的科技應(yīng)用文寫作和學(xué)術(shù)報(bào)告交流能力，能夠閱讀、翻譯、寫作專業(yè)英文資料;（3）生產(chǎn)運(yùn)作與質(zhì)量管理的基本能力;設(shè)置的教學(xué)環(huán)節(jié)有化學(xué)電源設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)、認(rèn)知實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、新能源行業(yè)進(jìn)展專題講座、專業(yè)英語(yǔ)、學(xué)術(shù)交流綜合實(shí)踐、科學(xué)研究方法與學(xué)術(shù)論文寫作、生產(chǎn)運(yùn)作與質(zhì)量管理。另外，為了更好地拓展綜合的科研和工程能力，設(shè)置了一定學(xué)分的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目或讓學(xué)生參與教師課題研究。

（五）在校內(nèi)開展工程訓(xùn)練和模擬生產(chǎn)實(shí)踐，校外進(jìn)行頂崗實(shí)習(xí)，實(shí)現(xiàn)與企業(yè)生產(chǎn)無(wú)縫對(duì)接，鼓勵(lì)學(xué)生考取相關(guān)職業(yè)資格證書

四、結(jié)束語(yǔ)

基于專業(yè)定位、人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)模式，在廣泛調(diào)研同類高校新能源材料與器件專業(yè)人才培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上，通過教學(xué)委員會(huì)多次討論修訂確定了本課程體系。本課程體系的最大特色在于弱化了課程設(shè)置中傳統(tǒng)的學(xué)科邏輯，更強(qiáng)調(diào)了理論知識(shí)模塊化及工程化。注重實(shí)踐性課程的開設(shè)，在基于材料學(xué)院推行的“三級(jí)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)”模式下，設(shè)置了37周的獨(dú)立實(shí)踐教學(xué)。該課程體系目前已執(zhí)行了9年，共培養(yǎng)了兩屆本科畢業(yè)生，學(xué)生反應(yīng)良好，企業(yè)對(duì)畢業(yè)生的滿意度較高。

但在具體執(zhí)行過程中，也發(fā)現(xiàn)存在不少問題有待改進(jìn)，主要體現(xiàn)在：（1）本專業(yè)涵蓋了太陽(yáng)能與氫能和化學(xué)電源兩個(gè)方向，因這兩個(gè)方向的知識(shí)背景存在比較大的差別，在同一套課程體系中教師教學(xué)很難做到兩者兼顧。另外，受客觀教學(xué)條件（師資和實(shí)驗(yàn)條件）的影響，部分課程未能完全有效開展。今后希望能在完善教學(xué)條件的基礎(chǔ)上，再將課程體系分方向進(jìn)行細(xì)化和完善。（2）教學(xué)過程存在重材料而輕器件的問題，材料學(xué)院整體以材料研究為主，設(shè)備投入同樣以材料制備和表征為主，器件設(shè)計(jì)開發(fā)所需條件比較缺乏。另外，多數(shù)教師并無(wú)從事器件生產(chǎn)開發(fā)的經(jīng)歷，并且目前高校對(duì)教師考核偏重科研論文，導(dǎo)致教師必須花大量的時(shí)間和精力去完成考核任務(wù)，對(duì)于器件設(shè)計(jì)開發(fā)這類不容易出科研成果的工作投入的精力不足。為了解決這一問題，一方面學(xué)校在考核管理上應(yīng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整;另一方面要加強(qiáng)器件方面的教學(xué)投入，引導(dǎo)并鼓勵(lì)教師投入更多精力在器件設(shè)計(jì)開發(fā)方面。（3）工程應(yīng)用能力培養(yǎng)不足，盡管有校內(nèi)模擬生產(chǎn)訓(xùn)練和校外生產(chǎn)實(shí)習(xí)，但學(xué)生無(wú)法完整參與具體的工程項(xiàng)目開發(fā)，并不能有效把理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為工程應(yīng)用能力。而推進(jìn)校企合作辦學(xué)、建立新型“產(chǎn)業(yè)學(xué)院”、推動(dòng)校企合作課程建設(shè)、增強(qiáng)工程應(yīng)用案例教學(xué)將提升學(xué)生的工程意識(shí)。

[責(zé)任編輯：鐘嵐]